Question

9．中國(guó)是世界煉鋅的發(fā)源地，宋應(yīng)星著于明崇禎十年（1637年）的《天工開(kāi)物》一書(shū)則是最早記述煉鋅技術(shù)的典籍．回答下列問(wèn)題：
Ⅰ．《天工開(kāi)物》中有關(guān)于“升煉倭鉛”的記載：“爐甘石（碳酸鋅）十斤，裝載入一泥罐內(nèi)，…，然后逐層用煤炭餅墊盛，其底鋪薪，發(fā)火煅紅，…，冷淀，毀罐取出，…，即倭鉛（金屬鋅）也．”
（1）該煉鋅工藝過(guò)程主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑．
Ⅱ．目前，工業(yè)上主要采用“濕法煉鋅”．以閃鋅礦（主要成分為 ZnS，含有FeS等雜質(zhì)）為原料冶煉鋅的工藝流程如圖所示．

（2）閃鋅礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進(jìn)行，所產(chǎn)生焙砂的成分的化學(xué)式為ZnO、Fe₂O₃．
（3）焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的含塵煙氣可凈化制酸，該酸的名稱是硫酸．工業(yè)上常采用“針鐵礦法”凈化浸出液，在80～100℃，F(xiàn)e³⁺濃度低于1g/L，調(diào)節(jié)浸出液的pH在3～5之間，溶液中的鐵可以呈針鐵礦（FeOOH）的形式析出．
（4）浸出液的Fe³⁺濃度較高，應(yīng)先加入SO₂或ZnS將其中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，再以ZnO調(diào)節(jié)酸度，在空氣緩慢氧化得 
Fe³⁺，最后Fe³⁺ 轉(zhuǎn)化成針鐵礦沉淀．Fe²⁺沉淀過(guò)程的總離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4ZnO+2H₂O=4FeOOH+4Zn²⁺．
（5）電解沉積鋅是以Pb-Ag合金惰性電極作陽(yáng)極、純鋁板作陰極，通以直流電，在陰極上析出金屬鋅，電解過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)方程式為2ZnSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Zn+2H₂SO₄+O₂↑．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）碳酸鋅與碳在高溫下反應(yīng)生成鋅和一氧化碳，結(jié)合氧化還原反應(yīng)得失電子守恒配平方程式；
Ⅱ．閃鋅礦（主要成分為 ZnS，含有FeS等雜質(zhì)焙燒可生成ZnO、氧化鐵等，含塵煙氣含有含硫氧化物，可用于制備硫酸，浸出液加入硫酸可生成硫酸鋅、硫酸鐵，凈化除去鐵元素，濾液中主要含有硫酸鋅，經(jīng)電解可得到鋅和硫酸，電解液中含有硫酸，可循環(huán)利用，
（2）含鋅礦的主要成分是ZnS、FeS，與空氣中氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，判斷焙砂的主要成分；
（3）含塵煙氣含有含硫氧化物，根據(jù)元素守恒判斷酸的名稱；
（4）除去浸出液的Fe³⁺，可以用SO₂或ZnS將鐵離子還原，再以ZnO調(diào)節(jié)酸度，同時(shí)亞鐵離子被空氣氧化得FeOOH而除去鐵元素，根據(jù)電荷守恒書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（5）電解硫酸鋅溶液，鋅離子在陰極被還原成鋅單質(zhì)，陽(yáng)極上氫氧根放電生成氧氣，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電解方程式．

解答 解：Ⅰ．（1）碳酸鋅與碳在高溫下反應(yīng)生成鋅和一氧化碳，化學(xué)方程式為：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑，
故答案為：ZnCO₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Zn+3CO↑；
Ⅱ．閃鋅礦（主要成分為 ZnS，含有FeS等雜質(zhì)焙燒可生成ZnO、氧化鐵等，含塵煙氣含有含硫氧化物，可用于制備硫酸，浸出液加入硫酸可生成硫酸鋅、硫酸鐵，凈化除去鐵元素，濾液中主要含有硫酸鋅，經(jīng)電解可得到鋅和硫酸，電解液中含有硫酸，可循環(huán)利用，
（2）含鋅礦的主要成分是ZnS、FeS，與空氣中氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則焙砂的主要成分為ZnO、Fe₂O₃，
故答案為：ZnO、Fe₂O₃；
（3）含塵煙氣含有含硫氧化物，根據(jù)元素守恒可知，制得的酸為硫酸，
故答案為：硫酸；
（4）除去浸出液的Fe³⁺，可以用SO₂或ZnS將其中的 Fe³⁺還原為Fe²⁺，再以ZnO調(diào)節(jié)酸度，同時(shí)亞鐵離子被空氣氧化得FeOOH而除去鐵元素，反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4ZnO+2H₂O=4FeOOH+4Zn²⁺，
故答案為：其中的 Fe³⁺還原為Fe²⁺；4Fe²⁺+O₂+4ZnO+2H₂O=4FeOOH+4Zn²⁺；
（5）電解硫酸鋅溶液，鋅離子在陰極被還原成鋅單質(zhì)，陽(yáng)極上氫氧根放電生成氧氣，電解的化學(xué)方程式為2ZnSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Zn+2H₂SO₄+O₂↑，
故答案為：陰極；2ZnSO₄+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Zn+2H₂SO₄+O₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題以流程題的形成考查物質(zhì)的分離、提純，為高考成常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)的原理，難度不大．